排放现状和烟气脱硫脱硝技术在火电厂大气污染的分析

北极星环保网讯:最近几年，雾霆在我国大范围爆发，特别是在东北和华北地区，已经严重影响了人们的正常生活，很多人表示，治理空气污染已经是迫在眉睫，同时，工厂排放的废烟气是否达到国家标准，也逐渐成为人们关注的焦点。正因如此，环保部门对于各种污染源的管控力度空前加大，作为以燃煤为主的火力发电厂，也逐渐被推上了环保治理的风口浪尖。

关键词：排放,烟气脱硫脱硝,火电厂,大气污染

一、当前国内燃煤火电厂大气污染物排放现状及危害

由于能源结构的制约，目前我国的火力发电厂主要以燃煤为主。在煤的燃烧过程中，不可避免的会产生粉尘、S02、NOx、CO和CO2等有害气体，其中S02和NOx对大气的污染十分明显。

煤炭中通常含有1%左右的硫，平均每燃烧一吨煤，大约就会产生20公斤二氧化硫，据相关环保部门统计，自1995年以来，我国每年的二氧化硫排放量都在2千万吨以上，其中工业排放量占比近90%。二氧化硫的大量排放，导致城市空气质量的严重恶化和大规模的酸雨污染。通过环境检测部门了解到，约有73.7%的城市人口暴露在未达标质量的空气中，尤其以人口规模在百万以上的特大城市最为严重。其中224%的城市二氧化硫超标，主要分布在华北地区和四川、贵州等中部省份，但是现在范围已有逐步扩大的趋势。

氮氧化物也是燃煤过程中产生的重要污染物，它可以与挥发性有机化合物在阳光下发生光化学反应，生成类似臭氧的氧化剂，同时产生很多细小的微粒，形成光化学烟雾。光化学烟雾对人的眼、鼻、肺和造血组织都会造成强烈的刺激和损伤。一般煤中平均含氮量为1%一2%，经燃烧之后大约20%一80%會转化为氮氧化物。早在2009年，我国工业生产中排放的氮氧化物已经超过了1.4千万吨，近年来仍呈现出逐渐增长的趋势。

早在1973年，我国就依据环保法和标准化法为基础，颁布了《工业“三废”排放试行标准》，对包括火电厂在内的多种工业排放的大气污染物提出了限值要求，后来国家环保经过多次修订，于2012年颁布了《火电厂大气污染物2011年排放标准》（GB13223--2011），要求全国火电厂必须强制执行。

基于近几年我国大气污染严重超标，2014年9月12日，国家发展改革委、环境保护部、国家能源局又联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014一2020年）》，要求新建和现役燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到或接近燃气轮机组排放限值（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、S02、NOx的排放浓度分别不高于5、35、50mg/m3）。

本项目就是在这种情况下，拟对内蒙古大板发电有限责任公司二号机组实施超低排放改造，力争控制二氧化硫排放不超过35mg/m3，氮氧化物排放不超过50mg/m3。

二、烟气脱硫脱硝技术在火电厂中的应用

火电厂所排放出来的工业废气中以二氧化硫和硝化物为主要污染物，所以想要做好火电厂的污染预防工作，就要先从烟气的脱硫脱硝方面开始。

1、烟气脱硫技术

所谓烟气脱硫技术，就是把烟气中的含硫气体通过技术手段进行分离，或者是转化成其他的液态物质，进而减少对大气环境的破坏。烟气的脱硫技术可以分为四种：

（1）干法脱硫技术。干法脱硫技术可以分为干粉喷射脱硫法、高能电子活化氧化法、荷电干粉喷射脱硫法三种，这三种脱硫方法最终产生的物质为干粉状，因此可以减少对大气的污染及破坏。

（2）半干粉脱硫技术。这种技术方法是通过相关的化学反应，把产生的二氧化硫清除，实际上就是通过石灰浆中的水分通过吸收到烟气中的热量，从而蒸发掉的原理，在这个过程中，石灰与二氧化硫所形成的为硫酸钙。

（3）湿法脱硫技术。这种脱硫技术现在被我们使用的最为广泛，包括钠碱法、石灰石法和海水脱硫法三种。钠碱法主要是通过化学反应将二氧化硫去除，让碳酸钠和二氧化硫发生化学反应，最终形成亚硫酸钠盐；石灰石法也同样是利用化学反应来清除二氧化硫，它主要是通过二氧化硫与石灰石的结合，形成石膏；海水脱硫法主要是通过海水来吸收火电厂烟气中的二氧化硫，再与空气中的氧气进行作用产生硫酸盐，最后排放到海水中，这样可以很大程度上减低大气的污染程度。

（4）烟气循环流化床法。这种方法是把消石灰当做脱硫剂，并将其和酸性气体或循环灰发生反应，最终实现S02及S03气体的清楚。使用这种烟气循环流化床法的过程中，不用加热排烟和防腐，不仅如此，这种方法还能够还可以清理烟气再循环系统的设置，并且使脱硫塔内的烟气流量处于稳定的状态，最终可以保证脱硫塔在低负荷运行的环境中，长期保持良好的工作状态。

同时，我国一直以来都是坚持自己对烟气循环流化床法进行研发，也就是把锅炉烟道当做反应器，并且按照一定的比例，通过混合槽来把之前反映的混合物进行混合，最后再装进烟道内实现脱硫。通过实践我们可以得知，这种烟道循环流化床发脱硫技术有工艺流程简单以及占地面积小等特点，而且还能够使脱硫率达到90%之多，这也是我国很多火电厂目前都在普遍应用的一种脱硫方法，并且得到了非常好的效果。

2、烟气脱硝技术

烟气脱硝技术主要是把烟气中的含氮氧化物分离开，将其转化成为固态或液态的物质，最终使自身的排放量大幅度的降低。烟气脱硝技术主要包括了还原氮氧化物、氧化、吸附等环节，这就是我们经常提到的还原法和氧化法。还原法主要是通过还原性非常强的气体，把其自身的氮氧化物转为氮气排放到空气中，而这种气体对空气是没有污染和伤害的。氧化法是要首先选取氧化剂把一氧化氮氧化成二氧化氮，然后把二氧化氮融入水总，并形成硝酸，或者和其他的碱性物质反应成另一种固体。

在实际的应用当中，我们经常所采用的是脱硝技术包括液相反应及气相反应两种，液相反应也成为湿法，气相反应也成为干法。我国目前为止使用最多的，也是最普遍的是干法，而干法脱硝技术又可以细致分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法两种。

（1）选择性催化还原法。选择性催化还原法是通过催化剂把氨基还原剂进行选择性的还原氧化物的反应温度区间降低并扩展，这对拖出电站锅炉中的氮氧化物是非常有利的。选择性催化还原法从上世纪的80年代开始，就已经被应用到了燃煤锅炉当中，良好的脱硝效果使这种方法在当时的日本及欧洲很多国家都普遍应用。经过实验我们得知，氨气和氮氧化物可以发生选择性的反应，在选择性催化还原法中，一氧化氮是主反应的反应物，而且在反应中也掺加着氧气。

选择性催化还原法的主要装置包括贮氨、混氨、喷氨、烟道、反应塔及控制系统所共同组成。通过这种选择性催化还原法可以很快的祛除硝化物，消除率可达90%。这种技术经过长期的完善与改进，现在已经被广泛的应用，而且消除率也有了进一步的提高，不仅如此，通过这种方法产生的新物质对大气环境也不会造成污染及伤害。

同时，由于采取的催化剂不同，因此催化还原反应的温度区间也不同。如果催化剂选用氧化铁和氧化钛，反应温度就会在300—400℃，再加上合理的调节氨气和氮氧化物的比例，就会使脱硝率更进一步的提升。

（2）选择性非催化还原法。这种方法是把尿素或者氨等还原剂均匀地喷入炉膛的高温区，以此来达到脱出NOx的目的。

结语

我国经济正在快速持续发展，同时也面临着更高的环保要求，发电厂要摒弃先污染再治理的错误观念，坚持做好烟气脱硫脱硝等处理工作，为人类的可持续发展做出应有的贡献。

延伸阅读：

烟气脱硫技术及脱硫脱硝除尘与环保策略研究

循环流化床锅炉环保设备除尘脱硫脱硝技术问答

高效煤粉工业锅炉低氮燃烧与半干法除尘脱硫脱硝新工艺的设计及应用